一种基于城市照明节点的地下管道监测装置及其使用方法.pdf

本发明提供一种基于城市照明节点的地下管道监测装置及其使用方法，所述装置包括采集模块、通信模块、服务器及客户端，所述通信模块分别连接采集模块及服务器，所述客户端连接服务器，其中：所述采集模块安装于地下管道中，其包括RFID标签及传感器，所述RFID标签连接传感器；所述通信模块安装于照明节点中，其包括阅读器及通信装置，所述阅读器连接通信装置。

权利要求书
1.  一种基于城市照明节点的地下管道监测装置，其特征在于，包括采集 模块、通信模块、服务器及客户端，所述通信模块分别连接采集模块及服务 器，所述客户端连接服务器，其中：
所述采集模块安装于地下管道中，其包括RFID标签及传感器，所述RFID 标签连接传感器；
所述通信模块安装于照明节点中，其包括阅读器及通信装置，所述阅读 器连接通信装置。

2.  根据权利要求1所述的地下管道监测装置，其特征在于，所述RFID 标签为有源的主动式RFID标签。

3.  根据权利要求1所述的地下管道监测装置，其特征在于，所述地下管 道包括气体管道及液体管道。

4.  根据权利要求1所述的地下管道监测装置，其特征在于，所述传感器 包括压力传感器及水流量传感器。

5.  根据权利要求4所述的地下管道监测装置，其特征在于，所述压力传 感器安装于气体管道中，所述水流量传感器安装于液体管道中。

6.  根据权利要求4所述的地下管道监测装置，其特征在于，所述压力传 感器为半导体压力传感器。

7.  一种利用权利要求1至6任一项所述的装置进行地下管道监测的方 法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、RFID标签存储传感器采集的地下管道数据，并发送信息给通信模块 中的阅读器；
S2、所述阅读器通过通信装置将信息转发给服务器，所述服务器解析所 述信息，判断所述地下管道状态是否异常；
S3、若是，所述服务器向客户端发起报警，管理员根据服务器提供的阅 读器位置查找对应异常地下管道。

8.  根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，阅读器通 过通信装置周期性地向服务器发送信息，在指定个数的周期内，所述服务器 判断地下管道状态异常时，向客户端发起报警。

9.  根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，若服务器 判断所述地下管道状态正常，则继续等待通信装置发送的下一条信息。

说明书一种基于城市照明节点的地下管道监测装置及其使用方法
技术领域
本发明属于嵌入式系统、传感器系统领域，特别涉及到高敏感性的压力 及流量传感器和信号传递系统，具体为一种基于城市照明节点的地下管道监 测装置及其使用方法。
背景技术
随着科技的进步与人类生活的发展，越来越多的人进入城市生活，城市 也随之越来越大。为了解决市民的生产生活需要，大量的地下管道在城市地 下星罗棋布，构成了一张张非常复杂的大网。这些管道包括但不限于自来水 管道、天然气管道、排污管道。这么多的地下管道的监测维护是一个非常现 实的问题。例如天然气管道一旦意外泄露，如不及时处理，就很容易酿成大 祸。
随着嵌入式系统的发展，利用传感器对地下管道进行全方位监测成为可 能。而随着灯联网系统的逐渐完善，利用灯联网系统已经搭建的网络平台， 结合RFID标签与阅读器可以快速反映地下管道的安全状况，一旦发生泄漏也 能迅速定位到泄露地点。地下管道检测中主要使用到压力传感器和水流量传 感器两种传感器，还涉及到RFID标签、阅读器技术等。
其中，RFID标签分为被动、半被动(也称作半主动)和主动三类。与被 动式和半被动式不同的是，主动式标签本身具有内部电源供应器，用以供应 内部IC所需电源以产生对外的讯号。一般来说，主动式标签拥有较长的读取 距离和较大的记忆体容量，可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。
RFID阅读器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签 识别码和内存数据的读出和写入操作。RFID射频识别是一种非接触式的自动 识别技术，它通过射频识别自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无 需人为干预，可工作于各种恶劣环境。射频识别技术已经被应用于许多领域， 比如：钞票及产品防伪、身份证和电子门票、电子收费系统、家畜或野生动 物识别、病人识别及电子病历、物流管理、行李分拣、门禁系统。
压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结 构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重， 不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。 其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术 的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。
水流量传感器主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成。 它装在进水端用于测量进水流量。当水流过转子组件时，磁性转子转动，并 且转速随着流量成线性变化。霍尔元件输出相应的脉冲信号反馈给控制器， 由控制器判断水流量的大小。
本发明旨在通过高性能的各类传感器(压力传感器与流量传感器)监测 地下管道状态，并借助RFID标签和RFID阅读器快速反馈问题状况与事发位 置，再利用城市照明节点的灯联网系统传递信息以便及时快速的处理问题， 尽早消除各类隐患。
发明内容
本发明提供一种基于城市照明节点的地下管道监测装置，包括采集模块、 通信模块、服务器及客户端，所述通信模块分别连接采集模块及服务器，所 述客户端连接服务器，其中：所述采集模块安装于地下管道中，其包括RFID 标签及传感器，所述RFID标签连接传感器；所述通信模块安装于照明节点中， 其包括阅读器及通信装置，所述阅读器连接通信装置。
优选的，所述RFID标签为有源的主动式RFID标签。
优选的，所述地下管道包括气体管道及液体管道。
优选的，所述传感器包括压力传感器及水流量传感器。
优选的，所述压力传感器安装于气体管道中，所述水流量传感器安装于 液体管道中。
优选的，所述压力传感器为半导体压力传感器。
本发明还提供一种基于城市照明节点的地下管道监测方法，包括以下步 骤：
S1、RFID标签存储传感器采集的地下管道数据，并发送信息给通信模块 中的阅读器。
S2、所述阅读器通过通信装置将信息转发给服务器，所述服务器解析所 述信息，判断所述地下管道状态是否异常。
S3、若是，所述服务器向客户端发起报警，管理员根据服务器提供的阅 读器位置查找对应异常地下管道。
优选的，在步骤S2中，阅读器通过通信装置周期性地向服务器发送信息， 在指定个数的周期内，所述服务器判断地下管道状态异常时，向客户端发起 报警。
优选的，在步骤S2中，若服务器判断所述地下管道状态正常，则继续等 待通信装置发送的下一条信息。
根据本发明提供的基于城市照明节点的地下管道监测装置及其使用方 法，通过在采集模块中设置RFID标签及传感器后，将其安装于地下管道中， 由RFID标签存储并传输传感器采集的地下管道数据，能够实时监测管道状 态。此外，带有阅读器及通信装置的通信模块安装于照明节点中，实时与服 务器保持连接。如此，节省了通信开销的同时，还有助于快速发现异常管道 的具体位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的基于城市照明节点的地下管道监测装置 结构示意图；
图2是本发明较佳实施例提供的基于城市照明节点的地下管道监测方法 流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在 不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是本发明较佳实施例提供的基于城市照明节点的地下管道监测装置 结构示意图。如图1所示，本发明较佳实施例提供的基于城市照明节点的地 下管道监测装置包括采集模块1、通信模块2、服务器3及客户端4，所述通 信模块2分别连接采集模块1及服务器3，所述客户端4连接服务器3，其中： 所述采集模块1安装于地下管道中，其包括RFID标签11及传感器12，所述 RFID标签11连接传感器12；所述通信模块2安装于照明节点中，其包括阅 读器21及通信装置22，所述阅读器21连接通信装置22。
本实施例中，所述地下管道包括气体管道及液体管道。其中，气体管道 包括但不限于天然气管道，液体管道包括但不限于自来水管道及排污管道。 所述传感器包括压力传感器及水流量传感器：压力传感器安装于气体管道中， 且所述压力传感器为半导体压力传感器；水流量传感器安装于液体管道中。 在地下管道(所述管道不含流出的支流管道)两端，若气体压力或液体流量 有明显变化，表示管道异常。
此外，所述RFID标签为有源的主动式RFID标签，其由电池盒提供供电， 所述电池盒同时随RFID标签安装在地下管道中。当某个节点出错时，寻更人 员通过阅读器能够很快查到出错的节点进行维修。
图2是本发明较佳实施例提供的基于城市照明节点的地下管道监测方法 流程图。如图2所示，本发明较佳实施例提供的基于城市照明节点的地下管 道监测方法包括步骤S1～S3。
步骤S1：RFID标签存储传感器采集的地下管道数据，并发送信息给通信 模块中的阅读器。
具体而言，所述地下管道数据包括气体管道气压及液体管道流量数据。 RFID标签与其对应的阅读器通过天线通信。
步骤S2：所述阅读器通过通信装置将信息转发给服务器，所述服务器解 析所述信息，判断所述地下管道状态是否异常。
本步骤中，阅读器通过通信装置周期性地向服务器发送信息，在指定个 数的周期内，所述服务器判断地下管道状态异常时，向客户端发起报警。举 例而言，如果连续3个观察周期以上均发现问题，就将问题反馈给服务器。 反馈内容包括以气压流量变化大小估计的天然气、自来水等泄露程度，泄露 发生的管道段落位置，监测到问题的时间等。
若服务器判断所述地下管道状态正常，则继续等待通信装置发送的下一 条信息。
步骤S3：若是，所述服务器向客户端发起报警，管理员根据服务器提供 的阅读器位置查找对应异常地下管道。
具体而言，根据本实施例所提供的基于城市照明节点的地下管道监测方 法，在客户端中可以开发相应的监视软件，将地下管道监测数据直观的显示 出来，或者以图表的形式展示。如此，一些危险的泄露也能在早期发现，避 免事态扩大。记录的数据可以在服务器或客户端长期保存，根据事故发生的 频率可以快速发现危险地下管道段落，在重建时作为重要依据。
综上所述，根据本发明较佳实施例提供的基于城市照明节点的地下管道 监测装置及其使用方法，通过在采集模块中设置RFID标签及传感器后，将其 安装于地下管道中，由RFID标签存储并传输传感器采集的地下管道数据，能 够实时监测管道状态。此外，带有阅读器及通信装置的通信模块安装于照明 节点中，实时与服务器保持连接。如此，节省了通信开销的同时，还有助于 快速发现异常管道的具体位置。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而 是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。